(57)【要約】  本発明は、前面板からの光のリークを抑制し、光の閉じ込め性を向上させることができる太陽電池モジュールを提供することを目的とする。太陽電池モジュール１は、複数の両面受光型の太陽電池素子２と、太陽電池素子２の前面側に配置された前面板４と、太陽電池素子２の背面側に配置され、モジュール前面側からモジュール内に入射された太陽光を反射させる光反射面５ａを有する背面板５とを備えている。前面板４の屈折率をｎとしたときに、セル間隔中心線Ａとセル端線Ｃとの間において、太陽電池素子２の配列方向に対する光反射面５ａの傾斜角度Φ（ラジアン単位）は、以下のように設定されている。即ち、セル間隔中心線Ａとセル近傍線Ｄとの間の領域Ｘでは、Φ＞０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）である。セル端線Ｃの近傍領域Ｙでは、Φ＜０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）である。
2011055446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池素子と、前記太陽電池素子の前面側に配置された前面板と、前記太陽電池素子の背面側に配置され、前記前面板から入射された太陽光を前記前面板側に向けて反射させる光反射面を有する背面板とを備えた太陽電池モジュールにおいて、
前記光反射面は、凹状となるように前記太陽電池素子の配列方向に対して傾斜しており、
前記前面板の屈折率をｎとしたときに、前記光反射面の凹状極点側の部分における前記光反射面の傾斜角度Φは、０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄよりも大きいことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記各太陽電池素子の側端近傍に対応する位置には、前記光反射面の傾斜角度Φが０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄとなる点が存在していることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記光反射面は、前記各太陽電池素子の間隙領域において凹状となるように、前記太陽電池素子の配列方向に対して傾斜しており、
前記各太陽電池素子の間隙領域における前記太陽電池素子側の前記光反射面の傾斜角度Φは、０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄよりも小さいことを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記太陽電池素子の配列ピッチをＰ、前記太陽電池素子の配列方向に対する集光倍率をａ、前記太陽電池素子から前記前面板の表面までの距離をｔとしたときに、前記光反射面の凹状極点側の部分における前記光反射面の傾斜角度Φは、
【数１２】
2011055446.tif 000014
であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池素子を有する太陽電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽電池モジュールとしては、例えば特許文献１に記載されているように、カバーガラス（前面板）と複数のＶ溝状の光反射面を有するＶシートとの間に複数の太陽電池素子を配列してなるものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術においては、太陽電池素子から離れた部分に入射した太陽光が光反射面で反射したときに、その反射光が前面板の表面で全反射せずに太陽電池モジュール外部へリークすることがある。この場合には、太陽電池モジュール内への光の閉じ込め性が悪化するため、発電効率の低下につながる。【０００５】
本発明の目的は、前面板からの光のリークを抑制し、光の閉じ込め性を向上させることができる太陽電池モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、太陽電池モジュールの性能等につき鋭意検討を重ねた結果、背面板の光反射面の傾斜角度を適切な範囲とすることにより、入射された太陽光を太陽電池モジュール内に適切に閉じ込め、太陽光を効率良く太陽電池素子に集光することができるという事実を見出し、本発明を完成させるに至った。【０００７】
即ち、本発明は、複数の太陽電池素子と、太陽電池素子の前面側に配置された前面板と、太陽電池素子の背面側に配置され、前面板から入射された太陽光を前面板側に向けて反射させる光反射面を有する背面板とを備えた太陽電池モジュールにおいて、光反射面は、凹状となるように太陽電池素子の配列方向に対して傾斜しており、前面板の屈折率をｎとしたときに、光反射面の凹状極点側の部分における光反射面の傾斜角度Φは、０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄよりも大きいことを特徴とするものである。【０００８】
このような太陽電池モジュールにおいて、前面板から入射された太陽光は背面板の光反射面で反射し、その反射光が前面板の表面（前面板と空気層との界面）で反射して太陽電池素子の前面に集光される。このとき、光反射面の凹状極点側の部分における光反射面の傾斜角度Φを０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄよりも大きくすることにより、太陽電池素子から離れた部分に太陽光が入射されたときでも、前面板の表面での光全反射条件を満たし、前面板から太陽電池モジュール外部への太陽光のリークが抑制されるようになる。これにより、太陽電池モジュール内への太陽光の閉じ込め性を向上させることができる。【０００９】
好ましくは、各太陽電池素子の側端近傍に対応する位置には、光反射面の傾斜角度Φが０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄとなる点が存在している。【００１０】
また、好ましくは、光反射面は、各太陽電池素子の間隙領域において凹状となるように、太陽電池素子の配列方向に対して傾斜しており、各太陽電池素子の間隙領域における太陽電池素子側の光反射面の傾斜角度Φは、０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄよりも小さい。【００１１】
この場合には、各太陽電池素子の間隙領域における太陽電池素子側の光反射面の傾斜角度Φが光反射面の凹状極点側の部分における光反射面の傾斜角度Φよりも小さくなるので、あらゆる方向から入射される太陽光が太陽電池モジュール内に閉じ込められ易くなる。これにより、太陽電池モジュール内への太陽光の閉じ込め性を一層向上させることができる。【００１２】
また、好ましくは、太陽電池素子の配列ピッチをＰ、太陽電池素子の配列方向に対する集光倍率をａ、太陽電池素子から前面板の表面までの距離をｔとしたときに、光反射面の凹状極点側の部分における光反射面の傾斜角度Φは、
【数１】
2011055446.tif 000003
である。【００１３】
この場合には、前面板の表面で全反射した太陽光が太陽電池素子の前面に満遍なく入射されるようになるため、太陽電池素子の局所的な発熱現象（ホットスポット現象）の発生を防止することができる。また、背面板の厚肉化を防止し、これに伴い太陽電池モジュールの厚肉化を防ぐこともできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、前面板からの光のリークを抑制し、光の閉じ込め性を向上させることができる。これにより、太陽電池素子の幅を小さくしても、太陽電池素子に太陽光を効率良く集め、発電効率を向上させることが可能となる。また、太陽電池モジュールを住宅の屋根や自動車のルーフに設置した際に、ぎらつきが生じにくくなるため、外観性の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係わる太陽電池モジュールの一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示した太陽電池モジュールの変形例を示す断面図である。
【図３】図１に示した光反射面の好適な傾斜角度範囲を導くための概念図である。
【図４】図１に示した光反射面の好適な傾斜角度範囲を導くための概念図である。
【図５】図１に示した光反射面の好適な傾斜角度範囲を導くための概念図である。
【図６】光反射面の傾斜角度に変化点を設けた場合とそうでない場合とで、光反射面の傾斜角度を種々変えたときの発電性能比を示すグラフである。
【図７】光反射面の傾斜角度を種々変えたときの太陽電池モジュールの外観品質を示す表である。
【符号の説明】
【００１６】
１…太陽電池モジュール、２…太陽電池素子、３…封止樹脂部、４…前面板、５…背面板、５ａ…光反射面。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係わる太陽電池モジュールの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係わる太陽電池モジュールの一実施形態を示す断面図である。同図において、本実施形態の太陽電池モジュール１は、複数の太陽電池素子２と、各太陽電池素子２を固定するための封止樹脂からなる封止樹脂部３と、この封止樹脂部３の前面側に配置された前面板４と、封止樹脂部３の背面側に配置され、モジュール前面側からモジュール内に入射された太陽光を反射させる光反射面５ａを有する背面板５とを備えている。
【００１９】
太陽電池素子２は、例えばｐ型シリコンウェハー上にリン拡散及びボロン拡散によりｎ層及びｐ層を形成したｎ／ｐ／ｐ＋なる接合構造を有している。太陽電池素子２は、両面で発電可能な両面受光型であることが好ましい。このとき、太陽電池素子２のバイフェイシャリティ（両面の発電性能比率）は、０．５以上であることが好ましい。各太陽電池素子２は、略等間隔のピッチＰで配列されている。
【００２０】
封止樹脂部３を形成する封止樹脂としては、例えばエチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ樹脂）、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエチレン樹脂等が用いられる。前面板４は、例えば白板強化ガラス基板で形成されている。
【００２１】
背面板５は、例えば耐熱ガラス基板、透明樹脂等の透明基板で形成されている。背面板５の光反射面５ａは、平面的な凹凸状に形成されている。具体的には、光反射面５ａは、各太陽電池素子２の間隙領域の中心を通る線（セル間隔中心線）Ａと太陽電池素子２の中心を通る線（セル中心線）Ｂとにおいてモジュール背面側に対して凹状となるように形成されている。つまり、光反射面５ａは、セル間隔中心線Ａ及びセル中心線Ｂにおいて谷溝部（凹状極点）となるように形成されている。セル間隔中心線Ａにおける背面板５の厚みは、セル中心線Ｂにおける背面板５の厚みよりも薄くなっていることが好ましい。
【００２２】
ここで、前面板４の屈折率をｎとしたときに、セル間隔中心線Ａと太陽電池素子２の端を通る線（セル端線）Ｃとの間において、太陽電池素子２の配列方向に対する光反射面５ａの傾斜角度Φ（ラジアン単位）は、以下のように設定されている。
【００２３】
即ち、セル間隔中心線Ａと太陽電池素子２の近傍線（セル近傍線）Ｄとの間の領域Ｘでは、
Φ＞０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）
である。ここで、セル近傍線Ｄは、セル端線Ｃからセル間隔中心線Ａ側に向けて太陽電池素子２の幅Ｓの２０％に相当する長さの位置を通る線である。
【００２４】
また、セル端線Ｃの近傍領域Ｙでは、
Φ＜０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）
となる点を有する。ここで、近傍領域Ｙは、セル端線Ｃに対して太陽電池素子２の幅Ｓの±２０％に相当する長さを占める領域である。
【００２５】
このとき、太陽電池素子２の配列方向に対する集光倍率をａ、太陽電池素子２から前面板４の表面までの距離（ギャップ）をｔとしたときに、セル間隔中心線Ａとセル近傍線Ｄとの間の領域Ｘにおける光反射面５ａの傾斜角度Φ（ラジアン単位）は、
【数２】
2011055446.tif 000004
であることが好ましい。
【００２６】
さらに、セル間隔中心線Ａとセル近傍線Ｄとの間の領域Ｘにおける光反射面５ａの傾斜角度Φは、
【数３】
2011055446.tif 000005
により与えられる式の解である角度θを用いて、
０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄ＜Φ＜θ＋８°
であることが特に好ましい。
【００２７】
このような本実施形態の太陽電池モジュール１において、モジュール前面側からモジュール内に太陽光が入射されると、太陽光は前面板４及び封止樹脂部３を通って背面板５の光反射面５ａで反射し、その反射光が太陽電池素子２の背面に直接入射されると共に、反射光が前面板４の表面（前面板４と大気との接触界面）で全反射して太陽電池素子２の前面に入射される。
【００２８】
図２は、図１に示した太陽電池モジュール１の変形例を示す断面図である。同図に示す太陽電池モジュール１は、背面板５の形状のみが上述した太陽電池モジュール１と異なっている。
【００２９】
具体的には、背面板５の光反射面５ａは、曲面的な凹凸状に形成されている。このとき、光反射面５ａは、セル間隔中心線Ａとセル中心線Ｂとにおいてモジュール背面側に対して凹状となるように形成されている。セル間隔中心線Ａとセル近傍線Ｄとの間の領域Ｘ、セル端線Ｃの近傍領域Ｙにおける光反射面５ａの傾斜角度Φは、それぞれ上記と同様である。この時の傾斜角度Φは、光反射面５ａの接線での角度とされる。また、光反射面５ａにおける近傍領域Ｙに対応する位置付近は、曲面状の光反射面５ａの変曲点Ｆが存在することが好ましい。
【００３０】
また、本態様のような曲面状の光反射面５ａについては、セル間隔中心線Ａから変曲点Ｆまでの平均傾斜角度を計測することで、領域Ｘでの傾斜角度Φが定義される。
【００３１】
次に、光反射面５ａの傾斜角度Φが上記式で与えられる理由について説明する。本実施形態のような集光型太陽電池モジュールでは、図３に示すように、前面板４と空気層との屈折率差によるスネルの全反射条件によって太陽電池素子２に引き戻される太陽光線（破線参照）を積極的に活用している。このため、集光性能を保つためには光反射面５ａの傾斜角度Φを大きくとり、全反射現象を誘起し易いように太陽光線を方向変換することが重要である。そこで、各太陽電池素子２の間隙領域における光反射面５ａの凹状極点側の部分では、光反射面５ａの傾斜角度Φを０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄよりも大きくする。
【００３２】
しかし、太陽電池モジュールの信頼性を保ちながら、太陽電池素子２の使用量を最小限にとどめるためには、急峻すぎる傾斜角度Φをもった光反射面５ａでは、実用上の問題が発生する。具体的には、光反射面５ａの傾斜角度Φが急峻すぎると、図４に示すように、前面板４での全反射現象によって集光する太陽光が太陽電池素子２の前面側（太陽電池モジュールの光入射面に向いた側）に狭い焦点で収束し過ぎる現象が発生するため、光入射エネルギーが元来大きい太陽電池素子２の前面側で大きなエネルギーが局所的に高まりすぎるホットスポット現象が発生することになる。このため、ホットスポット現象に起因する封止樹脂の劣化や太陽電池素子２の接合不良に伴う信頼性低下の問題を引き起こすことになってしまう。しかも、傾斜角度Φが急峻すぎる光反射面５ａでは、太陽電池モジュールが厚肉化することになるため、太陽電池モジュールの重量増加や設置スペースの問題も引き起こすことになってしまう。さらに、季節によっては太陽光が太陽電池素子２に十分集光されない場合もあり、発電変動が大きく、実用上好ましくない。
【００３３】
言い換えると、長期間の実用的な信頼性を保ちつつ、太陽電池素子２の使用量を最小限にとどめ、低コストな集光型太陽電池モジュールを実現するためには、図３に示すように、太陽光が太陽電池素子２の前面に満遍なく照射され、なお且つ各太陽電池素子２の間隙に入射される太陽光束が略等分され、太陽電池素子２の前面と背面に分配されることが重要であることに気づいた。
【００３４】
しかも、こうした条件を満足させることで、図５に示すように、太陽光が太陽電池素子２を跨いで光反射面５ａに再入射して、太陽電池モジュールの外部にリークしてしまうことで、太陽電池モジュールの外観がぎらついて品質を低下させるという問題も発生しなくなることが判明した。また、季節変動等に伴う発電量の変動を抑制し、実用性に極めて優れた太陽電池モジュールの提供が可能であることも判明した。
【００３５】
上記の各太陽電池素子２の間隙領域に入射される太陽光束が略等分され、太陽電池素子２の前面に太陽光が満遍なく集光し、リーク光を抑制する条件を定式化すると、図３に示すように、太陽電池素子２の一端を座標系においてＳ＝０として、
【数４】
2011055446.tif 000006
における入射光束がスネルの全反射条件を満たしつつ、入射光束が前面板４により太陽電池素子２内に閉じ込められ、太陽電池素子２の端位置に照射されることが必要となる。
【００３６】
これを式で表すと、太陽電池素子２の受光面と前面板４の表面とのギャップｔを用いて、
【数５】
2011055446.tif 000007
となる。これを変換すると、
【数６】
2011055446.tif 000008
となる。
【００３７】
さらに、θの上限の目安としては上記のθに関する３次のテイラー展開を用いて、
【数７】
2011055446.tif 000009
である条件より算出される角度θを基準として、光反射面５ａの傾斜角度Φが定められることになる。
【００３８】
各種検討の結果、前面板４における全反射条件を満たしつつ、季節変動による性能バラツキ、太陽電池モジュールのぎらつきによる外観の悪化を最小限に抑えるのに適切な光反射面５ａの傾斜角度Φとしては、前面板４の屈折率をｎとすると、
【数８】
2011055446.tif 000010
であるのが望ましい。さらに、上記（Ａ）式の解として与えられる角度θを基準として、      ０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄ＜Φ＜θ＋８°
であるのが極めて適切である。
【００３９】
以上のように本実施形態にあっては、セル間隔中心線Ａとセル近傍線Ｄとの間の領域Ｘでは、光反射面５ａの傾斜角度Φをラジアン単位で表して、
【数９】
2011055446.tif 000011
とし、セル端線Ｃの近傍領域Ｙでは、光反射面５ａの傾斜角度Φをラジアン単位で表して、Φ＜０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）としたので、太陽電池モジュール１における太陽電池素子２から遠く離れた箇所に太陽光線が入射されても、太陽光線を太陽電池モジュール１内に効率良く閉じ込めておくことができる。このため、太陽電池素子２の幅Ｓを小さくすることで、太陽電池素子２の使用量を少なくしても、高い発電効率を保つことができる。これにより、低コストの太陽電池モジュール１を提供することができる。
【００４０】
また、季節変動に伴う発電量の低下を十分抑えることが可能であり、冬場等に大幅に発電量が低下してしまう問題を解決することができる。
【００４１】
また、光反射面５ａで反射した光の太陽電池モジュール１外部へのリークが抑えられるため、太陽電池モジュール１を住宅の屋根や自動車のルーフに設置した場合でも、太陽電池モジュール１のぎらついた外観を防止し、優れた意匠性を実現することができる。
【００４２】
さらに、季節変動によって冬場等の太陽光が太陽電池モジュール１に浅い角度で入射する場合でも、太陽光の集光効率が低下することが殆ど無く、太陽電池素子２に太陽光が満遍なく当たるようになるため、局所的な太陽電池素子２の発熱現象（ホットスポット現象）が発生することは殆ど無い。このため、砂漠地帯等の苛酷な環境下で長期間にわたって太陽電池モジュール１を使用しても、封止樹脂部３を形成する封止樹脂の熱劣化トラブルやハンダの接合不良トラブルを発生させることが殆ど無い。これにより、実用性と信頼性に優れた太陽電池モジュール１を提供することができる。
【００４３】
また、背面板５の厚肉化が防止されるので、太陽電池モジュール１の厚肉化を防ぐことができる。従って、太陽電池モジュール１の大型化や重量の増大を避けることが可能となる。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、光反射面５ａを有する背面板５を耐熱ガラス基板等で形成したが、背面板５の構造としては、特にそれには限られず、例えば背面板５をＥＶＡ樹脂等の封止樹脂３により形成することも可能である。この場合には、界面での反射ロスが減って発電性能を高めることができる。
【００４５】
また、前面板４と樹脂封止部３との接合界面に凹凸粗面加工を施しても良い。このとき、前面板４と樹脂封止部３との接合界面における算術平均粗さをＲａ、前面板４と樹脂封止部３との接合界面における凹凸の平均間隔Ｓｍとしたときに、Ｒａ／Ｓｍが０．８以下となるような凹凸粗面加工を施すことが好ましい。この場合には、光反射面５ａで反射した光が前面板４と封止樹脂部３との接合界面で不要な光散乱を発生させることが抑制されるため、太陽電池モジュール１外部への光のリークを一層抑制することが可能となる。
【００４６】
以下、上記実施形態に相当する実施例について説明する。
【００４７】
［実施例］
まず、ｐ型シリコンウェハーを基板とし、リン拡散及びボロン拡散によりｎ層及びｐ層を形成したｎ／ｐ／ｐ＋なる接合構造を有する両面受光型の太陽電池素子（セル）を用意する。この太陽電池素子のバイフェイシャリティー（両面の発電効率の比率）は０．８５であり、表面変換効率は１５％である。太陽電池素子のセルサイズは、１５ｍｍ×１２５ｍｍ×厚み２００μｍである。太陽電池素子の表面には、光学薄膜による反射防止加工及びテクスチャーリング加工が施されている。つまり、太陽電池素子は、表面反射ロスによる発電量損失を減らす構造とされている。
【００４８】
そして、幅２ｍｍのニッケルめっきを施した銅インターコネクタを、スズ−銀−銅系の鉛フリー半田により太陽電池素子に半田付けすることにより、３直列のセルストリングスを作成する。このとき、各太陽電池素子間に間隙を空け、各太陽電池素子の配列ピッチＰを３０ｍｍとする。
【００４９】
次いで、前面板を用意する。前面板としては、屈折率１．４９、厚み５ｍｍの白板強化ガラス基板を用いる。そして、前面板の外形寸法を１５０ｍｍ×１５０ｍｍに加工する。
【００５０】
次に、背面板を用意する。背面板としては、サイズ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ、厚み１０ｍｍの耐熱ガラス基板を使用する。この耐熱ガラス基板を、ダイヤモンドバイトを用いたエンドミル加工によって削り出し、更にバフ研磨加工によって表面粗さＲｚが０．５μｍ以下となるように研磨して、光学素子形状の背面板を形成する。背面板の谷底部（薄肉部）には、ダイヤモンド単結晶Ｒバイトを用いたフライス加工によって０．８ｍｍのＲ加工が施されている。これにより、背面板の薄肉部分にクラックが生成されてモジュール内部に水分が浸透することによる信頼性の低下と、ぎらつきによる外観品質の悪化とを防止している。
【００５１】
ここで、光学素子形状を形成する光反射面の表面粗さＲｚは、高い発電効率を得る上で極めて重要であり、より好ましくは０．４μｍ以下、更に好ましくは０．３μｍ以下とされている。つまり、背面板の光反射面が高い平滑度を有することで、太陽光が光反射面で拡散反射されるようになる。このため、前面板の表面での全反射条件によって定まる光学条件を満足しなくなることで太陽光が太陽電池モジュール外部へリークすることが防止されるため、発電損失を招く現象を回避することができる。
【００５２】
背面板の形状は、太陽光の集光性を高め、季節変動による性能低下を抑え、更にリークした反射光がぎらついて見えることによる意匠性の悪化を防止するため、次のように定められる。即ち、セル間隔中心線Ａ及びセル中心線Ｂ（図１参照）は、背面板の薄肉部分に略合致している。また、セル間隔中心線Ａからセル端線Ｃ（図１参照）に至る領域における光反射面の傾斜角度Φのプロファイルは、次のような変化をたどっている。
【００５３】
セル間隔中心線Ａに近い領域では、前面板の屈折率をｎとすると、
Φ＞０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）＝２１°
であり、好ましくは、
０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）＜Φ＜θ
とされる。ここで、θは、上述したように、太陽電池素子の配列方向に対する集光倍率をａ、太陽電池素子から前面板の表面までのギャップをｔとしたときに、
【数１０】
2011055446.tif 000012
により表される関係式である。光反射面を多重反射して太陽電池モジュール外部へリークする損失光を抑え、季節変動による発電性能の低下を最小限に抑えるためには、上記の条件を満たすことが好ましい。
【００５４】
具体的には、集光倍率ａは２であり、太陽電池素子と前面板の表面とのギャップｔは５．５ｍｍであるため、θ＝４０°である。これより、セル間隔中心線Ａに近い領域では、少なくともΦ＞２１°、好ましくは２１°＜Φ＜４０°として光反射面の傾斜角度Φが定められる。
【００５５】
特に信頼性を高め、太陽電池素子に集光された太陽光の光ムラを抑えて長期の耐久性能を確保し、更に住宅の屋根や自動車の屋根等に適用して見苦しくない外観を得るためには、光反射面の傾斜角度Φは、
【数１１】
2011055446.tif 000013
により与えられる角度θを用いて、
０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄ＜Φ＜θ＋８°
から定められる。具体的には、本実施例ではθ＝２８°であり、特に好ましくは２１°＜Φ＜３６°、更に好ましくは２５°＜Φ＜３４°、極めて好ましくは２７°＜Φ＜３２°とされる。
【００５６】
セル間隔中心線Ａからセル端線Ｃに至る領域におけるセル間隔中心線Ａに近い側では、光反射面の傾斜角度Φは上記の範囲とされるが、セル端線Ｃに近づくに従って光反射面の傾斜角度Φが減少する。そして、セル端線Ｃの近傍領域では、光反射面の傾斜角度Φは、      Φ＜０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）＝２１°
とされる。このようにセル間隔中心線Ａからセル端線Ｃに至る領域において、Φ＝０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）を跨ぐ変化点を設けることにより、あらゆる方向から入射する太陽光線を太陽電池モジュール内部に閉じ込め、太陽電池モジュールの設置方位がたとえ真南向きでなくとも、太陽光を効率良くセルに収束させることが可能となる。
【００５７】
次に、セルを封止する封止樹脂フィルムを用いてセルをラミネートし、モジュール化する。セルを封止する封止樹脂フィルムとしては、２枚の厚み６００μｍなるエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂フィルム（ＥＶＡフィルム：三井化学ファブロ製）を用意する。そして、上記の前面板、封止樹脂フィルム、セルストリングス及び背面板をレイアップし、定法のダイヤフラム型真空ドライラミネーターにより１４０℃、１７分間の熱プレス条件で真空ドライラミネートを行う。さらに、真空蒸着法によりアルミ蒸着加工を背面板側に施すことで、集光型太陽電池モジュールを製造する。
【００５８】
このようにして得られた太陽電池モジュールを６０°傾けて配置し、冬場の朝晩を模擬した照射条件下においてソーラーシミュレータによる発電性能を評価したところ、背面板の光反射面に何らの傾斜角度Φの漸減を設けなかった場合に比較し、図６に示すように、１３％程度の改善が見られる。なお、図６において、特性Ｐは、Φ＝０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）の変化点がある場合のものであり、特性Ｑは、Φ＝０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）の変化点が無く、傾斜角度Φが一定の場合のものである。ここでは、光反射面の傾斜角度Φを３４°と一定にしたときの発電性能比を１００％（基準値）としている。
【００５９】
また、光反射面の傾斜角度ΦにΦ＝０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）の変化点を設けることで、図７に示すように、朝晩等、太陽光が浅い角度で入射する場合に、太陽電池モジュールがぎらつき外観的に好ましくない状態となる問題が解決され、傾斜屋根を有する家屋に設置しても、何ら問題の無い意匠性に優れた太陽電池モジュールを得ることができる。また、太陽電池モジュールを設置する方位を、真南向きでは無く東向きや西向き等の状態にしても、真南向きに比べた効率低下が２０％以内に抑えられ、実用性に優れた太陽電池モジュールを得ることができる。
【００６０】
［比較例］
上記実施例に記載の背面板について、セル間隔中心線Ａからセル端線Ｃに至る領域における光反射面の傾斜角度Φが２０°＜０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）で一定であり、セル間隔中心線Ａに近い側であっても、Φ＞０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）なる領域を設けない形状とした。
【００６１】
この場合、上記実施例に比較して、冬場を模擬した設置角度では発電能力が３０％低下した。また、太陽電池モジュールに略正面から直進光が照射される条件では、４７％以上効率が低下してしまうことが判明した。よって、ここでの背面板は、大部分の太陽光をリークさせてしまい、セルへの集光に寄与せず、実用性に乏しいと言える。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、前面板からの光のリークを抑制し、光の閉じ込め性を向上させることができる太陽電池モジュールを提供するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年5月16日(2011.5.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池素子と、前記太陽電池素子の前面側に配置された前面板と、前記太陽電池素子の背面側に配置され、前記前面板から入射された太陽光を前記前面板側に向けて反射させる光反射面を有する背面板とを備えた太陽電池モジュールにおいて、
前記太陽電池素子は、両面で発電が可能な両面受光型であり、
前記光反射面は、隣り合う前記太陽電池素子の間隙領域の中心を通るセル間隔中心線が前記光反射面に交わる点を極点として凹状となるように前記太陽電池素子の配列方向に対して傾斜しており、前記セル間隔中心線に対応する箇所における前記背面板の厚みが、前記太陽電池素子の中心を通るセル中心線に対応する箇所における前記背面板の厚みよりも薄くなっており、
前記前面板の屈折率をｎとしたときに、前記間隙領域に対応する前記光反射面の領域のうち前記凹状極点側の部分における前記光反射面の傾斜角度Φは、０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄよりも大きいことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記光反射面のうち前記各太陽電池素子の側端近傍に対応する位置には、前記光反射面の傾斜角度Φが０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄとなる点が存在していることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記間隙領域に対応する前記光反射面の領域のうち前記太陽電池素子側の部分における前記光反射面の傾斜角度Φは、０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄよりも小さいことを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
前記太陽電池素子の配列ピッチをＰ、前記太陽電池素子の配列方向に対する集光倍率をａ、前記太陽電池素子から前記前面板の表面までの距離をｔとしたときに、前記光反射面の凹状極点側の部分における前記光反射面の傾斜角度Φは、
【数１２】
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であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の太陽電池モジュール。
【手続補正書】
【提出日】平成24年12月21日(2012.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池素子と、前記太陽電池素子の前面側に配置された前面板と、前記太陽電池素子の背面側に配置され、前記前面板から入射された太陽光を前記前面板側に向けて反射させる光反射面を有する背面板とを備えた太陽電池モジュールにおいて、
前記太陽電池素子は、両面で発電が可能な両面受光型であり、
前記光反射面は、隣り合う前記太陽電池素子の間隙領域の中心を通るセル間隔中心線が前記光反射面に交わる点を極点として凹状となるように前記太陽電池素子の配列方向に対して傾斜しており、前記セル間隔中心線に対応する箇所における前記背面板の厚みが、前記太陽電池素子の中心を通るセル中心線に対応する箇所における前記背面板の厚みよりも薄くなっており、
前記前面板の屈折率をｎとしたときに、前記間隙領域に対応する前記光反射面の領域のうち前記凹状極点側の部分における前記光反射面の傾斜角度Φは、０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄよりも大きく、
前記光反射面のうち前記各太陽電池素子の側端近傍に対応する位置には、前記光反射面の傾斜角度Φが０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄとなる点が存在していることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記間隙領域に対応する前記光反射面の領域のうち前記太陽電池素子側の部分における前記光反射面の傾斜角度Φは、０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記太陽電池素子の配列ピッチをＰ、前記太陽電池素子の配列方向に対する集光倍率をａ、前記太陽電池素子から前記前面板の表面までの距離をｔとしたときに、前記光反射面の凹状極点側の部分における前記光反射面の傾斜角度Φは、
【数１２】
2011055446.tif 000023
であることを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池モジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
即ち、本発明は、複数の太陽電池素子と、太陽電池素子の前面側に配置された前面板と、太陽電池素子の背面側に配置され、前面板から入射された太陽光を前面板側に向けて反射させる光反射面を有する背面板とを備えた太陽電池モジュールにおいて、太陽電池素子は、両面で発電が可能な両面受光型であり、光反射面は、隣り合う太陽電池素子の間隙領域の中心を通るセル間隔中心線が光反射面に交わる点を極点として凹状となるように太陽電池素子の配列方向に対して傾斜しており、セル間隔中心線に対応する箇所における背面板の厚みが、太陽電池素子の中心を通るセル中心線に対応する箇所における背面板の厚みよりも薄くなっており、前面板の屈折率をｎとしたときに、間隙領域に対応する光反射面の領域のうち凹状極点側の部分における光反射面の傾斜角度Φは、０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄよりも大きく、光反射面のうち各太陽電池素子の側端近傍に対応する位置には、光反射面の傾斜角度Φが０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄとなる点が存在していることを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、好ましくは、間隙領域に対応する前記光反射面の領域のうち太陽電池素子側の部分における光反射面の傾斜角度Φは、０．５×ｓｉｎ−１（１／ｎ）ｒａｄよりも小さい。
【国際調査報告】
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